数控机床主轴卡盘液压装置设计
摘要
在现代的工业生产过程中，数控车床得到了大量的运用，而我国也在这个领域得到了长足的发展。数控车床主要包括电气系统、液压系统以及机械部分。本课题则是主要介绍了典型的液压系统主要方向以及办法，应此本课题的研究具有重要的现实意义。
关键词：数控机床；液压系统；
Abstract
In the modern industrial production process, the numerical control lathe obtained the massive utilization, but our country also obtained the considerable development in this domain. The numerical control lathe mainly includes the electrical system, the hydraulic system as well as the machine part.This topic introduces the typical direction as well as the way of the hydraulic system, should the study of this topic has important practical significance.
Key words: Numerical control engine bed；Hydraulic system；
绪论...................................... ................................................................................. .. (4)
第一章主轴卡盘工作原理的设计、优势及意义................................... ........... (5)
1.1 工作原理.................................................... .............. .. (5)
1.2 设计优势.............................................. .......... .......... .......... .......... .......... . (6)
1.3 设计意义........................................... .......... .......... .......... .......... .......... . (7)
第二章．CK6152数控机床液压系统设计的立题依据及方案论证 (7)
2.1液压系统设计的立题依据及课题来源 (7)
2.2液压系统方案的制定与论证................................. ............................ ..... (8)
第三章．CK6152数控机床液压系统工况分析............ .............. .............. ............... . (10)
3.1液压系统的运动分析 (10)
3.2液压系统的负载分析 (11)
第四章．CK6152数控机床液压系统设计计算 (11)
4.1 CK6152数控机床液压系统的设计要求.................... ............................... . (11)
4.2CK6152机床液压系统选型 (12)
4.3确定液压缸参数计算与结构设计...................... (13)
4.4液压元件和装置的选择...................... ........... .............. . (19)
第五章．液压控制装置集成块的设计.......................... .. (20)
5.1液压控制装置的总体设计............................. ........... .. (20)
5.2通道体设计的技术要求 (20)
5.3 通道体设计...................................................................... .. (20)
5.4叠加阀的选择............................ ................ (21)
第六章．液压站的设计 (21)
6.1液压油箱的设计............................. ........... ......................... ....... .. (21)
6.2泵-电动机装置的选择..................... ............. (23)
6.3液压站的结构设计........................................................... .. (25)
第七章．液压系统的验算 (26)
结论 (26)
致谢 (27)
参考文献 (27)
液压技术广泛用于国民经济各部门，液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一。液压传动的各种元件由于重量轻、体积小，可以根据需要方便、灵活地来布置；结合最新技术自动化程度高且操纵控制方便，容易实现直线运动；可实现大范围的无级调速；自动实现过载保护；采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。
据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%~3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。但是近年来，液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。
其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。
进入21世纪后液压产品技术发展呈现与计算机技术相结合的趋势。现有的液压伺服和液压比例技术在与计算机结合上不是十分方便，数字液压技术克服了这个缺点，它把整个液压和控制技术都简化了，促进了整个液压技术的进步。如今国内外液压发展情况简要概括如下表0：
表0 国内外液压发展情况
国内国外
小型化，集成化，多样化机电一体化集成元件和系统高压，高速，高精度，高可靠性智能化自动控制元件和系统
高效，节能，环保高精度数字控制元件和系统
机电一体化水介质液压元件和系统本人对于该液压系统的设计经验来至为期两个月的实习，对数控车床的布局结构及工作原理做了仔细的研究，对较为复杂的技术问题和相关液压系统的设计方法，老师给予了热情的指导。在此和翻阅大量液压类书籍和文献，调查取证的基础上本人也对该车床中变档和卡紧部份进行创新，将工业上应用比较广泛的CK6152数控车床的卡盘卡紧、换档两个动作，由常见的机械装置改装成由液压动力驱动的液压传动装置。
毕业设计是对大学生活中从事机械及液压知识学习的一个总结，也是提高我们大学生综合运用所学知识和技能解决问题能力的一个重要环节，更是对大学阶段所学关于机械及液压知识和实际动手能力的一个考察。通过这次考察，不但可以提高我们的综合训练设计能力、科研能力，并且使我在以下几个方面得到训练：
1、了解液压传动系统设计的基本方法和设计要求，培养学生运用所学理论知
识解决具体工程技术问题的能力。
2、掌握液压传动系统的设计步骤，熟悉设计的有关技术文件，规范设计手册
及相关元件的国家标准。
3、根据设计任务要求，进行工况分析和确定液压系统的液压元件拟定出液压
系统，并对液压系统主要性能作必要的设计计算。
针对大学中所学的机械及液压方面的知识，我选择这个课题来完成我的毕业设计，并进行了大量的实地调研考察，尝试和论证。本次设计中主要以课本和搜集来的各种资料作为依据，基于所学的知识，从简单入手，循序渐进，逐步掌握设计的一般方法和步骤，
基于本次设计，通过在工厂实习加深对CK6152数控车床的液压系统的分析和了解，结合已掌握的液压方面的知识对原有系统进行优劣分析并提出改进方案；最终使液压系统实现CK6152车床的变档及卡紧，使其满足旋转精度，刚度，温升，抗震性等主要性能，以提高整机性能，并保证该液压系统执行上述二个动作时的可行性与可靠性，充分体现现代液压技术应用于数控机床的优越性。
第一章主轴卡盘工作原理的设计、优势及意义
1.1、工作原理
由油缸卡紧，经吊头连接，通过液压油在油缸上下腔的施压与排放，推动活塞杆在油缸中伸缩，使其对系统实施推力或拉力，完成卡盘卡紧；及推动齿轮箱中的滑移齿轮实现换档。该数控机床负载变化小，要求低速运动平稳性好速度负载性好，因此采用调速阀的进油节流调速回路，选用差动液压缸实现“快慢快” 的回路。对普通CK6152数控车床机床卡盘卡紧动作的观察和分析可知，液压卡盘执行元件，即液压缸运动过程可分解为：向前卡紧，保持不动，向后松开。其运动循环如图1-1。
向前卡紧
向后松开
图1-1 卡盘液压缸运动循环图
卡盘向前夹紧原理图如图1-2，卡盘松开原理图如图1-3。
图1-2卡盘夹紧动作原理图 图1-3卡盘松开动作原理图
卡盘分系统由一个二位四通换向阀3（带两个电磁阀），一个二位四通电磁换向阀4，两个减压阀8和9及一个液压缸组成。高压加紧1YA 得电，3YA 失电，换向阀3和4均位于左位，加紧力的大小可通过减压阀8调节，这时液压缸活塞左移使卡盘加紧，减压阀8的调定值高于减压阀9，卡盘处于高压加紧状态。
液压卡盘可以实现自动加紧与松开运动，松夹时，使1YA 失电，2YA 得电，阀3切换至右位。活塞右移，卡盘松开低压加紧。这时3YA 得电而使换向阀4切换至右位，压力油经减压阀9进入，通过调节减压阀9便能实现低压加紧状态下的夹紧力。
1.2、设计优势
一方面，数控机床的液压油为柔性工作介质，比机械传动时产生的振动要少的多，有利于数控机床的平稳运行。
另一方面，由于液压系统采用的行程检测装置测量准确，可更加真实地反映数控机床在卡紧、变档二个动作完成的具体情况，并通过PLC
可编程控制，实现卡
保持不动
原位停止
紧，换档二个动作的自动化控制。
1.3、设计意义
将液压系统应用于数控车床CK6152，使其与数控NC技术完美结合，从而实现了先进技术的推广，并且完成了机床动作由手动完成向半自动乃至全自动的推进，大大提高了CK6152数控机床的自动化程度，大大提高了劳动生产效率，为解放劳动力发展生产力迈出了重要的一步。
第二章 CK6152数控机床液压系统设计的立题依据及方案论证
2.1液压系统设计的立题依据及课题来源
当今工业高速发展的情况下，进一步提高工业生产效率，降低工人的劳动负荷越来越成为一个关键问题被设计师和国家所关注。而当机械、电气和液压相互联系起来则使其自动化程度大大提高，三者逐渐变成了一个综合体，不可分割。
传统的传动形式可以分为机械传动、电气传动和液压传动，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占极其重要的地位，对于自动化程度要求越来越高的现代机床设计来说更是如此。CK6152数控车床用途广泛，操作灵活，适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件，如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，尤其适合多品种、小批量的轮番，工艺适应性强，加工效率高，废品率低、成品一致性好，编程容易，操作简单，可降低对工人技术熟练程度的要求，故其应用非常广泛。该液压系统在提高其自动化程度同样具有相当重要的作用。举下列一个实例：
对于采用手动卡紧的机械卡盘加工某一工件普通数控车床，工人们需要手动卡紧及松开卡盘。数控系统自动加工该零件只需要花3分钟，而装夹、卡紧工件及卸下工件就需要耗费1-2分钟，这段时间有一多半是用来手动卡紧卡盘及松开卡盘的。这样算来，手动装夹，卡紧工件—加工工件—打开卡盘—卸下工件这一过程式要花费4-5分钟。而当我们采用液压传动借以代替之后即可节省近1分钟的时间，则上面所描述的加工过程大概耗时在3.5~4分钟，这样一来回工100件即可节省将近100分钟，对于加工零件来说，这是一笔十分可观的时间。这完全达到了提高生产效率，降低劳动者作业强度，提高生产效率的目的。另外，采用液压驱动系统使得机床卡盘的夹紧力可靠性大大加强，性能十分稳定，这样就
避免了采用手动卡紧和换档时卡紧力不足导致工件在加工过程中松弛或加工精度不够甚至报废和损坏刀具等状况的发生。而且随着液压传动技术越来越完备，采用自动化完成上述工序是完全可以的。基于此种状况，本次设计将CK6152数控车床的卡盘卡紧，主轴变档二个动作全部设计成由液压传动系统来完成。
2.2 液压系统方案的制定与论证
2.2.1液压系统方案制定的背景和特点
近年来，由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。液压传动技术在数控自动化机床上的应用也越来越广泛，而且也为机床工业的自动化程度的提高上起到了重要的力量。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。
2.2.2多方案的比较和论证
根据对液压传动系统有关知识的学习、调查和了解，并且借鉴前人经验，拟设计如下二个方案以供选择:
（1）系统全部采用常规阀控制，液压缸动作顺序由手动换向阀来控制。其优点是性能可靠，安全性高。可以采用国内均可生产的常规阀，价格较便宜，较易购买。缺点是自动化程度低、不能适应数控程度高自动化程度的机床，而且移动速度较慢。
（2）系统全部采用电磁铁驱动的电磁控制阀来控制，其优点是移动速度快，系统安全可靠，可连续长时间工作，是近年高自动化液压传动系统控制的发展趋势。但目前国内生产的电磁换向阀的安全性能还达到使用要求的还不多，因此需要进口或采用台湾产品，并且台湾产品价格不是很高，而且基本可以达到国际先进水平，完全可以满足使用要求。
从自动化的使用要求和安全方面考虑，第二种方案更适合本次设计。因此本次设计的液压系统采用了电磁铁驱动的电磁控制阀。在液压泵站的设计中，采用了独立的液压泵和供油集成块，用一个单向阀保证系统安全性。另外，在各个液压站集成块上，有三个压力继电器，可使系统更加安全可靠的工作。
2.2.3最终方案的制定和说明
1.确定液压泵类型及调速方式
参考同类机床，选用单向定量液压泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。回油路上设置背压阀，初定背压值为0.8MPa 。 2.选用执行原件
因系统要求变挡，且液压缸有正向和反向运动，因此选用单活塞杆的二位液压缸变挡。 3.换向回路的选择
本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向阀的换向回路。因此两个油缸都选用三位四通换向阀。 4.组成液压系统绘原理图
将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图2.1所示的液压系统原理图。
11
10
换挡油缸
换挡油缸
液压卡盘油缸
1挡
2挡
1挡
2挡
向前
向后
12
图2-1 液压系统原理图
第三章 CK6152数控机床液压系统工况分析
CK6152数控机床液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。3.1液压系统的运动分析
1、液压卡盘的运动分析
根据对普通CK6152数控车床机床卡盘卡紧动作的观察和分析可知，液压卡盘执行元件，即液压缸运动过程可分解为：向前卡紧，保持不动，向后松开。其运动循环图如下：
向前卡紧
向后松开
图3-1卡盘液压缸运动循环图
2、液压变档的运动分析
对普通CK6152数控车床机床主轴变档动作的液压系统原理如图1-1所示。为便于观察调整压力，在回路中装一个压力表。液压阀: 由溢流阀、压力表、两个换向阀以及二个节流阀组成。调节溢流阀使系统压力为0.8-1.3MPa。两个换向阀分别控制二位油缸和三位油缸。二个节流阀分别控制二个油缸的速度。
二位油缸：向前为高速，向后为低速。
液压系统中各电磁铁的动作顺序如表3-1所示：
表3-1电磁铁的动作顺序
电磁铁
油缸
1VB 2VB 3VB 4VB 5VB 6VB SP1 SP2
变速油缸Ⅰ档＋
Ⅱ档＋
变速油缸Ⅲ档＋
Ⅳ档＋
保
持
不
动
原
位
停
止
液压卡盘或尾座中心架卡紧＋＋松开＋
液压卡盘（撑件）撑紧＋＋松开＋
原位
注：“+”表示电磁铁得电。将压力继电器SP1的压力调至3.0-3.5MPa，当油液中的压力低于继电器SP1设定压力时，SP1发出信号，使主轴停止运转。
3.2液压系统的负载分析
1、液压卡盘的负载分析
根据对液压卡盘的运动分析，液压卡盘液压缸的负载可分为惯性负载、弹性负载、粘性负载、各种摩擦负载（如静摩擦、动摩擦等）以及其它不随时间、位
置等参数变化的恒值负载等。但主要的负载有：（1）启动时的静摩擦负载；（2）向前卡紧工进时的工作负载；（3）后退时的动摩擦负载。这些负载都是单向负
载，是与运动方向相反的正值负载，近似为恒定的负载，并且负载力的方向与液
压缸活塞轴线重合。
液压卡盘的主要作用是在加工工件时限制工件两个自由度，以卡紧工件，保证加工的顺利完成。
2、液压主轴换档的负载分析
液压主轴的负载类同于液压卡盘，在此不必再分析。
液压主轴换档的主要作用是在加工时满足不同加工部位对于工件粗糙度等物理要求，从而进一步提高产品质量。
第四章 CK6152数控机床液压系统设计计算
4.1 CK6152数控机床液压系统的设计要求
1、液压系统的设计要求是进行每项程序设计的依据。在制定基本方案并进
行进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关
的其他方面了解清楚。
（1）机床的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；
（2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此相互关系；
（3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；
（4）各动作机构的载荷大小及其性质；
（5）对调整范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；
（6）自动化程度、操作控制方式的要求；
（7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；
（8）对效率、成本等方面的要求。
2、各个液压传动装置的设计要求为：
CK6152机床具有高刚性、高精度等特点。整体式底座结构，刚性好，精度保持性好：
（1）液压卡盘夹持工件的范围为Φ0～Φ520；最高压力为4.5MPa；液压卡盘夹紧时间：t=2.2s；液压换档时间t=1s。
（2）数控车床液压四档、档内无级调速。Ⅰ25-250 ；Ⅱ 250-500；Ⅲ500-1000；Ⅳ1000-2000
（3）液压系统压力（0.2～4.5MPa），预计液压系统使用流量：23L/min。
液压系统作为CK6152数控机床的传动装置，应采用结构比较简单，设备外形尺寸小，能远距离传递大能量；能承受较大的载荷；没有复杂的传动机构；在室内的空气里能保证安全，动作迅速；操作、调节简单；过载保护简单可靠。
4.2 CK6152机床液压系统选型
1、液压回路的选择
根据液压系统的设计要求，本液压系统采用开式回路，即执行元件（即液压缸）的排油回油箱，工作介质油液经过冷却、沉淀后再进入液压泵的进口，再进行循环工作。
2、液压油液的选择
由于本次设计的液压系统为普通液压系统，因此选用矿油型液压油作为工作介质。又根据室内的工作状况，及北方冬夏工作温度变化较大的特点，冬季选用N32#液压油,夏季选用N46#液压油，通过液位计YWZ-80T可观察油位和油温。液压油需半年更换一次,并清理油箱。
3、执行元件的选择
根据液压系统的运动分析，本设计中要实现的运动均为直线运动，只要求一
个方向工作，反向退回，故采用单活塞杆液压缸，并且由于负载力与活塞杆轴线重合，故不必采用柱塞缸。
4、液压泵的选择
根据液压系统最高压力p=4.5Mpa要求，故采用单作用变量叶片泵。
4.3确定液压缸参数计算与结构设计
1、CK6152数控车床相关参数如下表4-1：
表4-1 CK6152数控车床相关参数
项目单位CK6152 床身上最大回转直径mm 500
刀架上最大回转直径Mm 300
最大工件长度Mm 500
最大车削长度Mm 350
卡盘
手动Mm ?250
液压Mm ?250(10)
气动Mm ?250
主轴通孔直径Mm 80
主轴前端锥孔1:20/86
工件精度it6-it7
主电机功率Kw 7.5
2、液压缸参数计算
（1）卡盘液压缸参数计算
液压卡盘一般选用德川MS105-MS200，查阅资料可知流量为20L/min压力为4MPa由此可选出VPVC-F40中低压力叶片泵。根据其压力、流量特性曲线可知所需电动机功率最大可为 1.5kw。根据流量和压力可选出液压阀规格和型号.我们选用直径为φ6通用液压阀,流量为40L/min,压力为20MPa。
（2）液压缸参数计算
液压缸负载F，其受力分析如右图3-1，
由公式]2[，F=R/ （4-1）
式中 R——液压缸外作用力
η——液压缸总效率
在额定压力下的液压缸，总效率为η
=0.9-0.95 ，取η=0.93]1[，卡紧阶段液
压缸所受外作用力F=800kg，代入公式
（4-1）得：图4-1 液压缸受力图
F=R
η
=
800
0.93
=860kg
计算油缸面积A=F
P
=
860
4
kg
MPa
=0.0021072m=21072
mm
计算液压缸直径D=442107
3.14
A
π
?
= =51.8mm,可圆整为D=80mm,活塞杆直径
d=0.5D=40mm。
计算所需流量Q
油缸无杆腔充满油液时油缸容积
V=
2
4
D L
π
（4-2）
＝
2
3
3.1480280
4
mm
??
=50.24?283
cm=1.4073
dm
因为顶紧时间为300/50=6秒,也就是油缸的无杆腔充满油液需要6秒,因此计算流量Q：
Q=V×60/6=1.407×60/63
dm=14.07L/min
对于换档油缸部分，换档阶段液压缸所受的外力F=200kg，
代入公式（3-1）得：
F=R
η
=
200
0.93
=215kg
计算油缸面积A=
F P
=
2154kg MPa
=0.000526752m =526.752mm
计算液压缸直径:D=4A
π
=4526.753.14
?=25.9mm ，可圆整为D=40mm,活塞杆直径
d=0.5D=20mm 。
计算所需流量Q ，油缸无杆腔充满油液时油缸容积
V=
24
D L
π=233.144080/4mm ??=100.53cm =0.10053dm
因为换档时间为1秒,也就是油缸无杆腔充满油液需要1秒,因此计算流量Q
Q=V ×60=0.1005×603dm =6.23L/min
根据压力和流量选择流量为23L/min,压调范围为0.8～5Mpa 的液压泵即可满足要求。
3、 液压缸的壁厚
（1）液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，薄壁圆筒公式]16[：
2[]
V P D ≥
σδ （4-3）
式中δ——液压缸壁厚，m ； D ——液压缸内径，m ；
v P ——试验压力，一般取最大工作压力的1.25-1.5倍，低压系统取1.5倍； [σ]——缸筒材料的许用应力。
采用无缝钢管，取[σ]＝110MPa ，试验压力V P =1.5×4=6 MPa 。代入公式（4-2）
得：卡盘液压缸壁厚：
2[]
V p D ≥δσ=
60.08
2110
??=0.0022m=2.2mm ，故取其壁厚为7.5mm 。
换档液压缸壁厚：2[]
V p D ≥
δσ=
60.04
2110
??=0.0011m=1.1mm ，故取其壁厚为5mm 。
（2）缸筒壁厚的验算
液压缸的额定压力n P 值应低于一定的极限值,保证工作安全。
11220.352
D D P n
D -≤??????σ
s
（4-4）
为避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力n P 值应与塑性变形压力有一定的比例范围。
(0.135~0.42)n PL P P ≤ （4-5）
12.3log
PL s D P D
≤σ （4-6）
式中 D-------- 缸筒内径（m ）；
1D -------- 缸筒外径 (m) ,1D =D+2δ； n P -------- 液压缸的额定压力 (MPa)；
PL P -------- 缸筒发生完全塑性变形时的压力 (MPa)； s σ -------- 缸筒材料的屈服点 (MPa)；
缸筒材料的屈服强度s σ=285MPa ]4[，将s σ代入公式（4-5），得； a 对于卡紧部分液压缸，
()
222
2850.080.07250.3517.140.08
n P MPa -≤?
=
将s s 代入公式（4-6）得；
0.08
2.3285log
280.0725
PL P MPa ≤??=
取0.42n PL P P ≤=0.42×28=11.77 MPa
液压缸的额定压力n P =4MPa ，所以卡紧油缸筒厚度合格。 b 对于变档液压缸，
()
222
2850.040.030.3543.640.04
n P MPa -≤?
=
将s s 代入公式（4-6）得；
0.04
2.3285log
820.03
PL P MPa ≤??= 取0.42n PL P P ≤=0.42×82=34.4 MPa
液压缸的额定压力n P =4MPa ，所以换档油缸筒厚度合格。
（3）缸底厚度计算
设计缸筒底部为平面，其厚度可以按照四周的圆盘强度公式近似计算。由公式]2[：
0.433n p
P D δσ≥ （4-7）
式中 δ 缸筒底部厚度（m ）；
0D 缸筒底部内径（m ）
； n p 液压缸的额定压力 (MPa)；
P σ 缸筒底部材料的许用应力 (MPa)，S
P
n
σσ=
，取n=2，σs =285 MPa ，
算得σp =142.5 MPa ；代入公式（3-7）得； 所以，卡紧液压缸缸底的壁厚δ≥0.433×0.08×
4142.5
=0.0058m ，取6mm 。
换档液压缸缸底的壁厚δ≥0.433×0.04×4142.5
=0.0029m ，取3mm 。 4、活塞杆的强度计算
活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力的作用，其受力如图3-1所示： 查参考文献[2]，只受轴向推力的作用时，则可以近似地用直杆承受的简单强度计算公式进行计算]2[：
6
2
F 10
4
P
d
σσπ
-?=
≤ （4-8）
式中 F ——活塞杆的作用力，N ；
d ——活塞杆直径，m ；
σp ——材料的许用应力，无缝钢管σp =100-110MPa ； 液压缸受轴向推力的作用，F ，d 带入公式（3-8），计算得： 卡盘液压缸F=800kg ，d=40mm ，所以σ=32
7.84100.04
4π
-?? =6.24MPa ＜σp 。
换档液压缸F=200kg ，d=20mm ，所以σ= 32
1.96100.02
4π
-?? =24.97 MPa ＜σp 。
所以活塞杆强度满足要求。 5、液压缸的结构设计
液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置及液压缸的安装连接结构等。
（1）缸体与缸盖的连接形式
缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。常见的有法兰连接、螺纹连接、外半环连接、内半环连接。选择螺纹连接，其优点是：
a 外形尺寸小 b较轻。缺点是：端部工艺要求较高，装卸时要用专用工具]3[。
（2）活塞杆与活塞的连接结构
以换档液压缸活塞杆与活塞为例分析其连接结构，确定液压缸采用整体式结构]4[，这种连接结构简单，适用于缸径较小的液压缸，如图3-2和图3-3。
图4-2 整体式结构（剖视图）图4-3 整体式结构（外形图）图4-4 螺纹连接结构
活塞和活塞杆直径为40mm和20mm，若采用整体式结构则在加工中，会造成很大的材料浪费，采用螺纹连接结构，结构简单，便于活塞、活塞杆的加工,如图3-4。
（3）活塞杆导向部分的结构
活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑。
（4）密封圈选用
密封的分类：可分为静密封和动密封两种。
a 静密封在正常工作时无相对运动的零件配合表面之间的密封叫静密封。
b 动密封在正常工作时有相对运动的零件配合表面之间的密封叫动密封。
相对于静密封，动密封部位有一定的泄漏量，可以起到润滑作用，减小摩擦和磨损。活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈，选用O型圈加挡圈的形式。
4.4液压元件和装置的选择
4.4.1液压阀的选择
根据所拟定的液压原理图及设计要求，按系统最大流量来选择液压元件的规格。本液压系统的最高压力为4.5MPa,最大流量为32L/min。参照同类车床选择方法及选择标准，所选择的阀类元件及其他元件清单如下表3-2：
表4-2 液压系统元件清单
序号名称型号数量备注
1 油箱专用件 1
2 滤油器W-08 1
3 电机泵组SMVP-30-2-2 1 2．5MPa-4.0MPa
4 通道体专用件 1
5 单向节流阀MCT-02-P-20 3
6 压力继电器DNM-02A-040K-21B 1 尾座或中心架用
7 压力继电器DNM-02A-040K-21B 1 卡盘用
7 减压阀MBR-02-P-1-K-20 3 0.5MPa-3.5MPa5
8 换向阀WE-3C2-02-G-D2-30 3
9 压力表G60LM-70-K-10 2 接口螺纹M14×1.5
4.4.2定管道尺寸
油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定。本系统最大流量为32L/min,压油管的允许流速取v=5m/s,则内径d=4.6q v]5[为
d =4.6 4.6325
q v =11.6mm
综合诸因素，现取油管的内径d为12mm。现参照泵的吸油口尺寸，取吸油管内径d为12mm。
第五章液压控制装置集成块的设计
5.1液压控制装置的总体设计
根据液压系统设计手册及本系统的原理图,液压站上液压控制装置的集成方式可以设计一个叠加阀式集成,包括一个通道体,三个叠加阀集成块。各由四个紧固螺柱把它们连接在通道体上，再由四个螺钉将其整体紧固在油箱盖上，组成一个完整的液压供油控制装置。
叠加阀式集成的优点是标准化、通用化和集成化程度高，设计、加工及装配周期短，便于进行计算机辅助设计；体积小、重量轻、占地面积小；配置灵活、安装维护方便，便于通过增减叠加阀，实现液压系统原理的变更；减少了管件和阀之间的连接辅助件，耗材少，成本低；压力损失小，消除了漏油、振动和噪声，系统稳定性高，使用安全可靠等。
其主要缺点是回路形式较少，一般通径≤32mm，故不能满足复杂和大功率液压系统的需要。但由于本系统压力和功率较小，且回路较简单，因此完全可以满足使用要求，并充分发挥了该集成方式的优点，故完全可以采用该种形式的设计。具体安装方式见液压系统装配图。
5.2通道体设计的技术要求
1、通道体及叠加阀中工作介质为N32#或N46#，固密封性要求较高，各个连接件之间必须加密封圈。
2、通道体内油道纵横分布，比较复杂，故应注意各个油路间的距离，使其满足强度条件，以保证工作时在油压作用下不被击穿。通常两孔间的最小壁厚不得小于5mm。
3、以底面为基准，上表面与下表面的平行度公差不超过0.03mm，各个侧面与底面垂直度公差不超过0.1mm。块间接合面光洁度0.8，其余面为3.2。
4、所有棱边倒圆角，去毛刺，表面发蓝处理。
5、钢坯不得有影响使用的气孔裂纹和杂质等缺陷。
6、所有螺孔的螺纹按GB196—63规定，精度按GB197—63中三级制造，不允许有碰伤毛刺及影响使用的双牙尖划痕和螺纹不完善等缺陷。
7、工作压力为4.5MP a ,试验压力为工作压力的1.5倍，保压5分钟。
8、其余孔的定位尺寸公差为 0.2mm。
5.3通道体设计
通道体是连接从液压泵传来的油管与叠加阀的零件，它将液压泵传来的压力油分配给控制三个不同液压缸运动的叠加阀集成块。在这个通道体上,有两个通孔分别是P口和T口,同样是通径为14mm的孔。油液就是通过这两个孔进入和流出液压控制元件和执行元件，进行工作的。其内部其他的油孔，其具体尺寸和形状参考叠加阀及液压油箱的大小而设计，以保证系统流量和压力为准。
数控车床改液压卡盘
概述 数控车床改液压卡盘，顾名思意，就是指对数控车床进行一定的改装，从而达到提高设备的加工效率和自动化程度的目的，包括改装液压卡盘、液压尾座。一般我们所说的数控车床改装是指数控车床改装液压卡盘、液压尾座。 改装原理 改装液压卡盘，就是利用一个液压工作站提供工作动力，连接回转油缸完成伸缩动作，从而控制液压卡盘的夹紧与松开，电路进行系统连接，实现系统控制和人工控制两种方式并用。元件的精选配合同心度的安装，保证卡盘夹持精度。
液压卡盘改装后，夹紧、松开动作只需要一个指令或者踩下脚踏开关2秒即可实现，达到提高工作效率和降低人工劳动量的效果，改装的精度，保证了成品的有效合格率。 改装标准 1.液压卡盘能实现正常夹紧，松开动作 2.主轴旋转时，确保液压卡盘松开功能失效。意外停电，液压卡盘确保夹紧状态，及误踩脚踏开关也保持夹紧，防止工件飞出，导致人身伤害 3.液压尾座有前进、后退、停止功能，运行自如、平稳，速度可调。 4.在工作时，不能有渗漏、时松时紧，造成使工件在加工过程中损坏机床设备 5.主轴高速旋转加工时，整体机床不能有振感，以至影响加工精度 6.液压站在连续工作时，油温不能高于50℃，无渗漏现象，工作时无外界灰、杂物落入油箱内造成油质污染 7.改造后液压卡盘以及液压尾座对机床主轴旋转加工精度，不能低于现在制造出厂标准 前景 近几年来，由于工人工资的不断增加，很多企业都出现招工难的问题，这样就迫使企业要更新和改造设备，提高设备的自动化程度，从而降低用工成本。 先阶段数控车床改造，在技术上作了一系列的改进，优化了改装的组件的选材、连接结构、精度调整等等。从而解决了卡盘时紧时松、夹持精度不高、油路堵塞、液压元件故障等普遍存在的各种问题。 因此，数控车床改造、改装液压卡盘及尾座，具有较好的发展前景。
杠杆式液压卡盘解读
收稿日期：２００６－１０－３１；改回日期：２００７－１０－３０ 作者简介：胡仲杰（１９６６－），男（汉族），陕西韩城人，西安探矿机械厂副总工程师，机械设计及制造专业，从事钻探机械的研发工作，陕西省西安市吉祥路６６号。 杠杆式液压卡盘的设计及应用 胡仲杰１ ，张利明２ ，邓小军 ２ （１．西安探矿机械厂，陕西西安７１００６５；２．北京宏凌技术开发有限公司，北京１０００１３） 摘要：在分析了杠杆式液压卡盘的结构原理的基础上，对其技术参数进行了详细的计算设计，并针对试机中存在 的问题对其结构进行了改进和完善，使杠杆式液压卡盘达到了结构简单、工作可靠、拆卸方便的效果。关键词：杠杆式液压卡盘；钻机；结构参数；设计中图分类号：Ｐ６３４．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７４２８（２００７）１１－００５１－０３ ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬｅｖｅｒＴｙｐｅｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｈｕｃｋ／ＨＵＺｈｏｎｇ－ｊｉｅ１，ＺＨＡＮＧＬｉ－ｍｉｎｇ２，ＤＥＮＧＸｉａｏ－ｊｕｎ２ （１．Ｘｉ’ａｎＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＰｌａｎｔ，Ｘｉ’ａｎＳｈａｎｘｉ７１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＨｏｎ
ｇｌｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．Ｌｔｄ，Ｂｅｉ－ｊｉｎｇ１０００１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｌｅｖｅｒｔｙｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｃａｒｅｆｕｌｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｗａｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｃｈｕｃｋ，ｗｈｉｃｈｃａｎｍａｋｅｔｈｅｌｅｖｅｒｔｙｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋｈａｖｅｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｅｖｅｒｔｙｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋ；ｄｒｉｌｌｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｄｅｓｉｇｎ 卡盘作为钻机的一个重要部件，其功能是夹紧主动钻杆，向钻杆传递扭矩及轴向力，实现钻头的回转，同时在给进油缸的作用下，完成加、减压钻进。 杠杆式液压卡盘因其夹持力大、径向补偿能力强、寿命长等优点，已被应用到ＨＸＹ－１５００、ＣＤ－２、ＣＤ－３型等岩心钻机中，并取得预期效果，而且形式上也在不断地完善和创新，向结构简单、拆装方便、夹持可靠的实用化方向发展。对这类卡盘的设计，除要考虑其结构形式外，优化确定卡盘的技术参数也非常重要。 １杠杆式液压卡盘的结构原理 杠杆式液压卡盘主要由上缸体、缸座、活塞、上下托盘、内外连轴、连板、卡瓦座、卡瓦、碟簧等零件组成，是碟簧夹紧、液压松开的常闭式结构，见图１。高压油经上缸体的油口注入由上缸体、缸座和活塞构成的密闭容腔Ａ中，活塞向上运动，经推力轴承推动下托盘、外连轴、上托盘，使碟簧受到压缩。外连轴上升同时
(完整版)数控车床主轴设计
绪论 随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。 现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。 本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数 1.1 题目 本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。 主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数 床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
三爪卡盘结构
三爪卡盘组成及原理 “卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置。从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电 卡盘 动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。 卡盘分类 利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动﹐把工件夹紧和定位的机床附件。卡盘一般由卡盘体﹑活动卡爪和卡爪驱动机构 3部分组成。卡盘体直径最小为65毫米﹐最大可达1500毫米﹐中央有通孔﹐以便通过工件或棒料﹔背部有圆柱形或短锥形结构﹐直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。卡盘通常安装在车床﹑外圆磨床和内圆磨床上使用﹐也可与各种分度装置配合﹐用于铣床和钻床上。卡盘按驱动卡爪所用动力不同﹐分为手动卡盘和动力卡盘两种。①手动卡盘﹕为通用附件﹐常用的有自动定心的三爪卡盘和每个卡爪可以单独移动的四爪卡盘。三爪卡盘(图1 三爪卡盘)由小锥齿轮驱动大锥齿轮。大锥齿轮的背面有阿基米德螺旋槽﹐与3个卡爪相啮合。因此用扳手转动小锥齿轮﹐便能使3个卡爪同时沿径向移动﹐实现自动定心和夹紧﹐适于夹持圆形﹑正三角形或正六边形等的工件。
图1 图2 四爪卡盘(图2 )的每个卡爪底面有内螺纹与螺杆连接﹐用扳手转动各个螺杆便能分别地使相连的卡爪作径向移动﹐适于夹持四边形或不对称形状的工件。
图3 ②动力卡盘﹕属于自动定心卡盘﹐配以不同的动力装置(气缸﹑油缸或电机)﹐便可组成气动卡盘﹑液压卡盘或电动卡盘。气缸或油缸装在机床主轴后端﹐用穿在主轴孔内的拉杆或拉管﹐推拉主轴前端卡盘体内的楔形套﹐由楔形套的轴向进退使3个卡爪同时径向移动﹐图3 楔套式动力卡盘为楔套式动力卡盘。这种卡盘动作迅速﹐卡爪移动量小﹐适于在大批量生产中使用。 三爪卡盘的结构 三爪卡盘是由爪盘体、小锥齿轮、大锥齿轮（另一端是平面螺纹）和三个卡爪组成。如图 3-1所示。三个卡爪上有与平面螺纹相同螺牙与之配合，三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。爪盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合，起对中作用，通过键来传递扭矩，最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。 图3-1 三爪卡盘的结构 当转动其中一个小伞齿轮时，即带动大伞齿轮转动，其上的平面螺纹又带动三个卡爪同时向中心或向外移动，从而实现自动定心。定心精度不高，约为～。三个卡爪有正爪和反爪之分，有的卡盘可将卡爪反装即成反爪，当换上反爪即可安装较大直径的工件。装夹方法如图3-1所示。当直径较小时，工件置于三个长爪之间装夹（图3-2a），可将三个卡爪伸入工件内孔中利用长爪的径向张力装夹盘、套、环状零件（图3-1b），当工件直径较大，用顺爪不便装夹时，可将三个顺爪换成反爪进行装夹（图3-2c），当工件长度大于4倍直径时，应在工件右端用尾架顶尖支撑（图3-2d）
数控机床主轴箱设计
第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)
第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率
数控机床主轴卡盘液压装置设计
摘要 在现代的工业生产过程中，数控车床得到了大量的运用，而我国也在这个领域得到了长足的发展。数控车床主要包括电气系统、液压系统以及机械部分。本课题则是主要介绍了典型的液压系统主要方向以及办法，应此本课题的研究具有重要的现实意义。 关键词：数控机床；液压系统；
Abstract In the modern industrial production process, the numerical control lathe obtained the massive utilization, but our country also obtained the considerable development in this domain. The numerical control lathe mainly includes the electrical system, the hydraulic system as well as the machine part.This topic introduces the typical direction as well as the way of the hydraulic system, should the study of this topic has important practical significance. Key words: Numerical control engine bed；Hydraulic system；
绪论...................................... ................................................................................. .. (4) 第一章主轴卡盘工作原理的设计、优势及意义................................... ........... (5) 1.1 工作原理.................................................... .............. .. (5) 1.2 设计优势.............................................. .......... .......... .......... .......... .......... . (6) 1.3 设计意义........................................... .......... .......... .......... .......... .......... . (7) 第二章．CK6152数控机床液压系统设计的立题依据及方案论证 (7) 2.1液压系统设计的立题依据及课题来源 (7) 2.2液压系统方案的制定与论证................................. ............................ ..... (8) 第三章．CK6152数控机床液压系统工况分析............ .............. .............. ............... . (10) 3.1液压系统的运动分析 (10) 3.2液压系统的负载分析 (11) 第四章．CK6152数控机床液压系统设计计算 (11) 4.1 CK6152数控机床液压系统的设计要求.................... ............................... . (11) 4.2CK6152机床液压系统选型 (12) 4.3确定液压缸参数计算与结构设计...................... (13) 4.4液压元件和装置的选择...................... ........... .............. . (19) 第五章．液压控制装置集成块的设计.......................... .. (20) 5.1液压控制装置的总体设计............................. ........... .. (20) 5.2通道体设计的技术要求 (20) 5.3 通道体设计...................................................................... .. (20) 5.4叠加阀的选择............................ ................ (21) 第六章．液压站的设计 (21) 6.1液压油箱的设计............................. ........... ......................... ....... .. (21) 6.2泵-电动机装置的选择..................... ............. (23) 6.3液压站的结构设计........................................................... .. (25) 第七章．液压系统的验算 (26) 结论 (26) 致谢 (27) 参考文献 (27)
数控机床主轴总体设计
目录 1. 绪论 (2) 2. 数控机床主轴总体设计 (3) 2.1数控机床的加工原理 (3) 2.2机床主传动系统设计 (3) 2.2.1机床主传动功率 (3) 2.2.2 主传动的调速围 (4) 2.2.3主传动系统设计要求 (4) 2.2.4 主传动系统电机选择 (6) 2.2.5 主传动分级变速设计 (6) 3. 主轴设计 (8) 3.1 主轴材料的选择及热处理 (8) 3.2 主轴尺寸确定 (8) 3.2.1 主轴前后颈及孔尺寸确定 (8) 3.2.2 主轴部件支承结构选择 (8) 3.3主轴组件设计 (9) 3.3.1主轴组件的性能要求 (9) 3.3.2 主轴轴承的选择……………………………………………………… 10 3.3.3 主轴轴承的预紧及润滑……………………………………………… 11 3.3.4 主轴上齿轮参数确定及键的选择…………………………………… 12 3.3.5 主轴部件结构图……………………………………………………… 13 4. 主轴验算 (14) 4.1 确定弯曲变形的验算条件 (14) 4.1.1刚度标准 (14) 4.1.2主轴的载荷 (15) 4.2三支承主轴刚度验算………………………………………………………
17 5. 设计总结 (19) 6. 参考文献 (20) 1 绪论 在现代制造技术中，数控机床已经用它所显示的效益和巨大潜力，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。发展现代数控机床是当前机械制造业技术改造，技术更新的必由之路，是未来工厂自动化的基础。 数控机床主轴及其部件作为数控机床主要部件的一部分，在数控机床中占据着重要的地位，主轴系统的精度将直接影响到数控加工产品的精度，因此在数控机床设计中当十分注意主轴及其部件的设计。 此次课程设计，主要针对数控车床主传动系统和主轴组件设计，学习和了解数控机床主轴设计的基本思路，理解数控车床主传动系统的传动原理，以及主轴组件选用和数控主轴结构的构成。并熟悉数控机床主轴设计相关计算，了解数控机床设计中的一些验算公式，并对关键部件进行强度或者刚度验算。 通过此次课程设计，应当达到熟悉数控机床主轴系统设计的基本思路，熟练掌握主轴系统设计流程，绘制主轴系统结构装配图和部分零件图，了解设计过程中的必要计算及一些经验公式的运用，初步具备数控机床主轴设计能力。
西门子802S数控车床的变频主轴设计与调试
西门子802S数控车床变频主轴设计与调试 摘要 主轴运行的是否平稳直接影响数控车床加工的精度。通过对西门子802S数控车床主轴的研究、分析，从而掌握数控应用系统设计的一般方法。主轴控制系统由西门子802S数控系统、变频器和主轴电机组成，通过PLC控制主轴的正反转、CNC控制主轴的转速。 关键词：数控车床；主轴；西门子802S Designing Spindle Control System for a Siemens 802S CNC Lathe Abstract Whether or not the smooth running of the spindle directly affects the accuracy of CNC lathe.T o grasp the general design method of CNC application system, the Spindle control system of Siemens CNC Lathe was researched and analyzed, which had Siemens 802S CNC system, inverter and the spindle motor, where PLC controlling the direction, and CNC controlling the speed. Keywords: CNC Lathe；Spindle；Siemens 802S system
目录 引言 (2) 第一章数控系统的介绍 (3) 1.1 数控系统发展简史 (3) 1.1.1 数控NC阶段 (3) 1.1.2 计算机数控(CNC)阶段 (3) 1.2 数控技术未来发展方向 (4) 1.2.1 向开放式、基于PC的第六代方向发展 (4) 1.2.2 向高速化和高精度化发展 (4) 1.2.3 向智能化方向发展 (4) 第二章西门子802S数控车床系统 (6) 2.1 西门子802S的系统 (6) 2.2 人机界面 (7) 2.3 步进进给系统 (8) 2.4 主轴驱动系统 (8) 2.5 刀架控制系统 (9) 第三章西门子802S数控车床主轴的设计 (10) 3.1 设计方案 (10) 3.2 变频器MICROMASTER 420 (11) 3.2.1 变频器的选型 (11) 3.2.2 变频器的接口 (12) 3.2.3 变频器的主要参数设置 (12) 3.4 控制电路的设计 (12) 3.5 西门子802S的主轴参数调试 (13) 第四章 PLC程序设计 (15) 4.1 PLC控制流程图 (15) 4.2 PLC的I/O分配 (16) 4.3 PLC的部分参数设定 (18) 致谢............................................................ 错误！未定义书签。参考文献. (20) 附录1 PLC程序 (21) 附录2 电气原理图 (31)
前置式液压卡盘
前置快装液压卡盘： 1、提高工作效率，减轻工人劳动强度。 2、内置油缸前进油，无需拉杆、回转油缸、分油器等，方便车床改装。 3、安装简单，只需液压站，无需增加其他设备，节约成本。 4、安全性能好，夹紧后工件自锁，即使突然停电工件不会掉下来。 5、夹持力大；装夹牢固、稳定；夹持力大小可调，能满足大部分产品的需求。 6、中空全通孔，便于长料加工和安装送料机。 7、国家标准接口，无需改动车床，直接与车床主轴相连。 8、卡盘内部设计有自润滑循环系统保护，防水防尘无泄漏。 9、轻松夹持异形不规则零件如方形、齿轮等等。
前置液压卡盘 武进区湖塘骏特精密机械厂 详细介绍： 前置液压卡盘型号参数： ●前置油缸，免除拉杆及后置油缸从而增大中空直径。 ●45#钢调质淬火处理，耐磨损，寿命长。 ●精密加工，适应再次装夹，径向定心好。 ●夹持工件同时靠紧端面，轴向定位准确，更换反爪可撑持工件。
外形图 外型尺寸 型号/尺寸 φA B φC φH F M φD (最大) φG 最大 T (选定) L (选定) E (选定) φK QYX-165 160 198 120 140 5 3-m12 55 130 ≥30 ≥50 0-15 25 QYX-200 200 200 140 165 5 3-m12 85 175 ≥30 ≥50 0-20 45 QYX-250 250 210 190 210 5 6-m12 135 210 ≥30 ≥50 0-25 55 QYX-300 300 210 240 260 5 6-m12 205 280 ≥30 ≥50 0-25 100 QYX-400 400 210340 360 5 6-m12 310 385 ≥30 ≥50 0-25 190 QYX-500 500 227 400 450 5 6-m12 390 465 ≥30 ≥50 0-30 290 QYX-600 600 237 500 540 5 6-m12 490 565 ≥30 ≥50 0-30 385 技术参数 型号/参数中空直径卡爪行程 （直径）最大输入压力 Mpa 允许最大拉力 kgF 最大夹持力 kgF 爪数 QYX-165 25 3.5 2 2000 3846 3 QYX-200 45 3.5 2 2500 4807 3 QYX-250 60 7.3 2 3000 5769 3 QYX-300 100 7.3 2 3000 5769 3 QYX-400 190 7.3 2 4000 7692 3或6 QYX-500 290 7.3 2 4000 7692 3或6 QYX-600 380 7.3 2 4000 7692 3或6
数控机床主传动系统及主轴设计.
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
液压三爪卡盘毕业设计
本科毕业设计（论文）通过答辩 摘要 本论文设计一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。传统的机床如车床、铣床上三爪卡盘的工作一般依靠工人用手工进行夹紧,这不但增加了工人的劳动强度，而且所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况，阻碍了生产率的提高。通过在三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成螺旋摆动式液压缸增力机构，可实现与原有卡盘体的较好结合,并使外加压力能转换成圆周运动,且其结构简单,工作可靠,能达到较高的增力比，具有良好的经济性和可行性。 关键词：三爪卡盘，液压缸，夹具，增力 I
本科毕业设计（论文）通过答辩 Abstract This paper design a 3 Java Card the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral the spiral swing hydraulic pressure tank increased power structure. Traditional machine tools such as lathes, Miller, Chuck 3 Claws of workers in general rely on a manual for gripping, this will not only increase the intensity of the work of the workers, and the required gripping power is very great, but also a folder is not immediately are often the case, hinder the increase in productivity. The 3 Claws chuck the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral institutions constitute a spiral swing hydraulic pressure tank increased authority to achieve the original chuck the better, and the additional pressure can be converted into a circular movement and the simple, reliable, can achieve a higher increase to more than a sound economic and practical. Key words: Three-jaw chuck, hydraulic cylinders clamps force II
2.3数控车床卡盘自动夹紧改造教学设计.
教案 章节名称数控机床卡盘尾座改造 学时 安排 6H 教学目标知识目标：理解掌握液压卡盘、尾座结构特点 掌握卡盘、尾座改造基本电气设计方法及液压控制的基本知识 掌握卡盘、尾座改造PMC程序设计 能力目标：掌握卡盘、尾座的装调维修 掌握机床电气、液压回路安装调试 素质目标：本项目以分组进行，锻炼同学们竞争、合作、领导、服从等方面的素质，培养学生掌握工作的过程和方法 通过基于工作过程的教学模式，培养学生分析问题、解决问题的 能力 重点难点重点：卡盘、尾座结构及装调 难点：卡盘、尾座故障诊断及梯形图编制 参考资料经济型数控机床系统设计[M].北京：机械工业出版社机床数控改造设计与实例.北京机械工业出版社[M] FANUC系统装调维修 数控机床故障诊断与维修 考核与评价序 号 主要内容考核要求评分标准 1电路设计 能根据任务要求设 计电路 1）画图不符合标准，每处 扣4分 2）设计电路不正确，每处 扣5分 2接线 能正确使用工具和 仪表,按照电路图接 线 1）元件安装不合要求，每 处扣2分 2）接线不规范，每处扣1 分 3 PMC程序编 制 能根据控制要求按 照流程编制PMC程序 1）程序编制不规范，每处 扣2分 2）程序错误，每处扣5分
4液压控制液压回路及安装1）回路设计不正确扣5分2）安装不合格每处扣2分 5调试能根据接线、程序和 参数设置，正确进行 现场调试 1）卡盘、尾座动作不正确， 扣10分 2）调试失败，扣20分 备注 注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中）
数控机床卡盘尾座自动夹紧改造 一、教学内容与教学方法 （一）教学内容 为达到教学目标的要求，根据学生现有状况和实训设备条件，设定如下表所示的教学内容。序号教学内容重/难点学时分配(M) 1项目任务分析与解读重点20 2液压卡盘、尾座结构及特点重点30 3液压卡盘、尾座拆装难点50 4PMC的I/O地址分配30 5设计液压卡盘、尾座改装的电气原理图及液压控制回路难点50 6根据接线图合理接线，根据液压控制回路正确安装液压 部件 50 7根据控制要求编写PMC程序重点 100 8联机调试难点 9总结控制系统设计流程，并对教和学进行评价30 （二）教学方法 为发挥学生的主体作用，激发学习兴趣，培养职业技能，养成职业素养，做到“理实一体、学做合一”，本节课采用理实一体教学法，运用多媒体演示、实践操作、讨论、讲解等多种教学方法来达成目标。 二、教学过程 （一）教学准备 1．学生分组 全班学生40人，按学号将学生分成8组，每组5人，组内合理分工。 2．实训设备准备 （二）教学实施 1．课题导入 数控车床液压自动化改造，顾名思义，就是指对数控车床进行一定的改装，从而达到提高设备的加工效率和自动化程度的目的，包括改装液压卡盘、液压尾座。一般我们所说的数控车床液压自动化改造是指数控车床改装液压卡盘、液压尾座。卡盘是应用最广泛的卧式车床夹具，有各种不同结构的卡盘，如手动、气动、电动及液压卡盘，它靠背面法兰盘上的螺纹直接装在车床主轴上，用来夹撑轴类，盘类，套类零件。尾台是数控车床的一个简单部件，顶尖与尾台套筒间以锥孔连接，尾台套筒通过液压缸带动顶尖一起移动。目前我国各机床厂生产的数控车床中，主轴夹紧与尾座顶紧部分多采用手动方式。但是在大批量，短工时的生产加工中，采用手动装夹方式导致效率较低，并且增
机械机床毕业设计16CA6150数控车床主轴箱及传动系统系统的设计业设计
毕业设计（论文）任务书 指导老师 课题名称CA6150车床主轴箱设计学生姓名 专业班级数控班
目录 1、概述 2、主运动的方案选择与主运动的设计 3、确定齿轮齿数 4、选择电动机 5、皮带轮的设计计算 6、传动装置的运动和运动参数的计算 7、主轴调速系统的选择计算 8、主轴刚度的校核 一、概述 主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的
刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停，变速，换向和制动等。 数控机床主传动系统主要包括电动机、传动系统和主轴部件，它与普通机床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担，剩去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机无级调速的范围。 1.1数控机床主传动系统的特点 与普通机床比较，数控机床主传动系统具有下列特点。 4转速高、功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 5变速范围宽。数控机床的主传动系统有较宽的调速范围，一般Ra>100，以保证加工时能选用合理的切 削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面 质量。 6主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的 要求。由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋 完善，所以不仅能够方便地实现宽范围无级变速， 而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠 性。 7主轴组件的耐磨性高，使传动系统具有良好的精度保持性。凡有机械摩擦的部位，如轴承、锥孔等都 有足够的硬度，轴承处还有良好的润滑。 1.2 主传动系统的设计要求 ①主轴具有一定的转速和足够的转速范围、转速级数， 能够实现运动的开停、变速、换向和制动，以满足 机床的运动要求。 ②主电机具有足够的功率，全部机构和元件具有足够 的强度和刚度，以满足机床的动力要求。 ③主传动的有关结构，特别是主轴组件要有足够高的
中空液压卡盘的使用注意事项
常州艾维基业机械制造有限公司—中实回转油缸,三爪中实液压卡盘,三爪中空液压卡盘,三爪中实气动卡盘 中空液压卡盘的使用注意事项 来源：常州艾维基业机械制造有限公司中空液压卡盘以油缸或汽缸为动力源，适用于普通车床、数控车床等系列车床，其材料完全采用45钢调质处理，提高了盘体硬度、机械性能，增加了盘体总成的使用寿命。中空液压卡盘采用先进的设备严格的工艺，具有安全性好、操作方便、使用快捷、配合精度高的优点，不仅提高生产效率而且降低劳动强度。适应当前机械加工行业需求的专业夹具。 那么，在使用中空液压卡盘的过程中有哪些注意事项呢？下面我们一起来了解一下： 1、为了常保车床液压卡盘常时间使用后，仍然有良好精度，润滑工作很重要。不正确或不合适润滑将导致一些问题，例如低压时不正常功能，夹持力减弱，夹持精度不良，不正常磨损及卡住，所以必须正确润滑卡盘。 2、每天至少打一次二硫化钼油脂（颜色为黑色），将油脂打入液压卡盘油嘴内直到油脂溢出夹爪面或卡盘内孔处（内孔保护套与连结螺帽处），但如果卡盘高旋转或大量水性切削油于加工使用时，需要更多润滑，须依照不同情况来决定。 3、作业终了时务必以风枪或类似工具来清洁卡盘本体及滑道面。 4、至少每6个月拆下液压卡盘分解清洗，保持夹爪滑动面干净并给予润滑，使卡盘寿命增长。但如果切削铸铁每2个月至少一次或多次来澈底清洁，检查各部零件有无破裂及磨损之情形，严重者立刻更换新品。检查完毕后，要充份给油，才能组立。 5、针对不同工件，必须使用不同夹持方式或选择制作特殊夹具。三爪卡盘只泛用型一种挟治具，勉强使用它去夹不规则或奇怪工件，会造成卡盘损坏!若卡盘压力不正常，会使卡盘处于高压力下，或机台关机后卡盘还将工件夹住，这都会降低卡盘寿命!所以当你发现卡盘间隙过大时，必须立即更换新卡盘。
数控机床主轴部件结构
数控机床主轴部件结构 主轴部件是数控机床的核心部件，其运转精确度、耐磨性能、防震性能、机械强度等都会影响到工件加工的质量，再加上操作过程中还会有环境的影响以及人为因素的影响，工件加工的质量就更难得到保证。所以要从可控的方面着手，将一切可控因素都调整到位，比如数控机床的主轴结构设计以及主轴结构的日常维护等。 目前所使用的数控机床类型主要包括数控车床、数控铣床以及工件加工中心。 1.数控车床主轴部件结构特点 （1）主轴的主体结构是一个空心阶梯轴。 （2）主轴的前面部分主要由法兰盘和专门的卡盘结构组成。 （3）主轴的后面部分放置回转油缸。 （4）主轴空心部分用于设置油缸的活塞杆。 （5）车床的传动装置主要有齿轮传动、传送带传送以及齿轮-传送带组合传动等方式。 （6）驱动器主要作用是连接电动机，驱动数控车床的运转。 （7）光电脉冲编码器，用于测量主轴的转动速度，并
及时反馈信息至数控系统。 （8）回转油缸的主要作用是通过调整液压来控制卡盘装置与法兰盘的结合与分离。 2.数控铣床主轴部件结构特点 （1）同数控车床一样，主轴的中心是空心的。 （2）主轴的前面部分是一个比例为7：24的锥型孔洞，并且在端面上设有一对专门的主轴转矩检测装置将主轴转矩数据传输给铣刀。 （3）主轴的后面部分设有液压缸装置用于放松铣刀。 （4）主轴中间的空心部分用于弹簧的安装、以及铣刀固定刀爪的安装等。 （5）主轴的传动装置主要是齿轮传动，而且是变速传动。 （6）电气结构与数控车床相似，驱动器用于连接电动机，驱动数控铣床的运转；光电脉冲编码器，用于测量主轴的转动速度，并及时反馈信息至数控系统；液压缸的主要作用是通过调整液压来控制回路。 3.工件加工中心主轴部件结构特点 工件加工中心主轴部件的大致结构与数控铣床相类似，唯一不同的地方在于工件加工中心自带刀库和自动换刀的装置，自动化程度相对较高，在控制结构上与数控铣刀会有所不同，具体表现在：
液压三爪卡盘毕业设计
液压三爪卡盘毕业设计
泰山学院 毕业设计材料汇编 液压三爪卡盘 所在学院泰山学院 专业名称机械设计制作及其自动化申请学士学位所属学科工科 年级二〇〇九级 学生姓名、学号刘志伟2009170096指导教师姓名、职称季邵琨副教授 装订日期2013年 6 月 24 日
材料汇编目录 一、开题报告 二、任务书 三、论文 1. 封面 2. 中文摘要（含关键词） 3. 英文摘要（含关键词） 4. 目录 5. 正文 6. 参考文献 7. 致谢 8. 封底 四、成绩评定书
摘要 本论文是一种三爪卡盘上安装摆动式液压缸于螺旋摆动式液压缸增力机构的设计。传统的机床如车床、磨床上三爪卡盘的操作一般依靠工人手工进行夹紧,这不仅大大增加了工人的劳动强度，而且所需要的夹紧力大,还经常有夹不紧的情况，严重阻碍了生产率的提高。本设计通过在三爪卡盘安装摆动式液压缸和螺旋摆动式液压缸的增力机构，能实现与原有机床卡盘体的较好结合,并且可以使外加压力转换成圆周运动,且其结构设计简单,工作安全可靠,具有优良的经济性和可行性。 关键词：卡盘，摆动式液压缸，夹具，增力
Abstrac This thesis is a three-jaw chuck mounted on a swing on the spiral swing hydraulic cylinder hydraulic cylinder force increasing mechanism design. Conventional machine tools such as lathes, grinders operating on three-jaw chuck for clamping generally rely on manual workers, which not only greatly increased the labor intensity, but also the required clamping force, also often have folder does not bear the situation, a serious impediment to productivity. The design of the three-jaw chuck mounted by swinging the swing hydraulic cylinder and screw-type force increasing mechanism of the hydraulic cylinder, the machine can be achieved with the original combination of the chuck body is better, and the applied pressure can be converted into a circular motion, and the designed to be simple, safe and reliable, with excellent economy and feasibility. Key words: Three-jaw chuck, swing cylinders, clamps, by force